CN108010634A - 大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件 - Google Patents

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Abstract

大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，包括扁平带状数据传输线以及配接在带状数据传输线两端的标准QSFP接口的四通道小型可插拔收发连接设备，带状数据传输线包括缆芯、缆芯两边的排流线、缆芯和排流线外部包覆的总屏蔽层、填充于总屏蔽层和缆芯、排流线之间间隙内的非吸湿性材料以及包覆于总屏蔽层外的护套层。具有更为优良的抗电磁干扰性能，降低了电缆的传输衰减、串音损耗和传输延迟，从而保证了在使用传输过程中的相位稳定性和信息传输安全性能。

Description

大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件
技术领域
本专利设计的有源高速数据传输组件产品，特别是涉及大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件。主要应用于数据中心、高频连接线、移动通信数据处理中心、机内设备连接线、航天航空、船舶等军工和民用高数据传输的重要领域。属通信传输设备技术领域。
背景技术
大数据处理中心的软件、服务器、存储器通常不超过5年就要更新，但布线更新周期常长达15年。早期数据中心布线无标准可循，大量采用跳线实现点到点连接，存储器与交换机机架之间、服务器机架间布线杂乱无章，难于确定故障点；没有考虑到数据中心布线的常态是动态，一旦系统需要升级则只能在有源设备处调整连接，不方便系统扩展。美国电信工业协会（TIA）发布了适用于数据中心的通信基础设施标准（TIA-942），并于2012年增订，旨在提供规划和准备建立数据中心或计算机房时应当考虑的因素；此外还发布了布线指南。ISO/IEC也有相类似的标准。TIA有关数据中心布线的内容建立在其大获成功的商用建筑结构化布线标准上，规定了数据中心一般性永久布线系统，提出了线缆管理，而具体适用的传输线则随着传输交换设备数据处理量的增加，而需要不断的更新和改进。
此外在现代通信传输领域中，信息传输容量、传输速率和通信频率都在不断的增加，能保证通信安全和通信质量的高数据传输电缆也成为了当前技术发展的主流，电缆的结构和材料的优化与创新成为了保证高频信息传输的关键突破点。研究发展高速数据传输、耐高温，低衰减损耗，屏蔽性能好，相位稳定的高速数据传输组件是目前通信传输技术发展的主流。
在本发明专利做出之前，我国现有数据中心用传输线主要有对绞线系列、室内光缆系列，其主要结构通常为常规数据传输用线缆组件。这些线缆组件难以满足越来越高的大数据处理的需要。其不足之处主要为：以目前高品质7A对绞线为例，有效传输距离不超过100米，传输延迟大、最高传输频率为1.6GHz,其传输数据速率受限。室内光缆组件的使用则由于通信设备均为电连接，需进行多次光电转化才可以进行信息接收和发射，带来了信息传输的故障率高，而光电转化及激光光源成本高昂，增加了数据中心的建设成本；同时光缆组件的耐高温性能和耐弯曲、侧压等性能不足，在空间紧张的数据中心内布放和拖放使用故障频发。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种传输速率高，抗电磁干扰性能好，耐高温、高稳定性的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件。相比于传统传输组件产品，更适用于目前传输速率在40Gb/s和100Gb/s的数据中心中使用，同时还具有良好的产品稳定性、方便布放施工及较高的经济效益。
为实现本发明目的，提供了以下技术方案：大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，包括扁平带状数据传输线以及配接在带状数据传输线两端的标准QSFP接口的四通道小型可插拔收发连接设备，其特征在于带状数据传输线包括缆芯、缆芯两边的排流线、缆芯和排流线外部包覆的总屏蔽层以及包覆于总屏蔽层外的护套层。
作为优选，缆芯由1~4组平行排列的线对构成，每组线对按径向由内至外包括两根多芯镀银铜线绞合成的内导体、包覆于内导体上的绝缘层、设置于绝缘层表面的镀铜屏蔽层、设置于镀铜屏蔽层的两侧或中间位置且平行于内导体放置的线对排流线以及设置于镀铜屏蔽层和线对排流线外的线对屏蔽层。
作为优选，总屏蔽层和缆芯、排流线之间间隙内填充有的非吸湿性材料。
作为优选，绝缘层为整体微孔聚四氟乙烯（PTFE）。
作为优选，总屏蔽层为整体浸锡的镀锡铜线编织层。
作为优选，护套层为聚全氟乙烯丙烯共聚物。
作为优选，镀铜屏蔽层为采用化学法镀铜形成的屏蔽层。
在并行双导体带状高速数据传输线两端配接标准有源QSFP接口的四通道小型可插拔收发连接设备，采用标准接口的技术依据为可增大产品适用范围，且作为有源组件扩展了通信传输距离，以组件形式为产品使得施工安装简易化，降低了产品使用故障。并行双导体带状高速数据传输线结构采用镀银铜绞线，可提高产品的弯曲性能；采用整体微孔聚四氟乙烯绝缘，由于聚四氟乙烯有着优良的介电常数性能，以整体微孔方式推挤到导体上，可进一步降低产品的传输衰减；在绝缘层外表面通过化学镀铜的方法引入金属铜镀层作为线对屏蔽层，可提高产品的抗电磁干扰能力和耐弯曲性能；以1～4个线对平行布放构成传输线整体扁平结构，有利于降低传输线间的串音干扰，并使得传输线固定和布放稳定、便利。传输线绝缘和护套层均采用氟塑料材料，可提高产品的耐高温性能。
本发明有益效果：
1、低传输损耗：镀银铜线具有优良的电磁场传输性能，绝缘结构采用整体微孔PTFE,保证了极低的介电常数，有利于高频电磁信号的传输，降低了传输组件的传输损耗。
2、高抗电磁干扰屏蔽性能，绝缘层外采用镀铜层作为内屏蔽层，外屏蔽层采用镀锡铜线编织并整体浸锡技术，保证了线对间极低的串音衰减和传输线内、外部高频信号干扰。
3、传输有效距离大：采用标准有源连接设备和低传输损耗结构，增加了组件的有效传输距离，保证了在数据中心使用时可便捷布放。
4、耐高低温：使用氟塑料外套和绝缘，耐高温性能好，使用温度-50度到260度，且在高温条件下介电常数和介质损耗角较小，且组件整体传输性能随温度变化影响不大。
5、采用PTFE表面镀铜层和镀锡铜线编织整体浸锡技术使电缆具有高屏蔽性，具有优良的高频通信性能。
附图说明
图1为本发明的截面示意图。
图2为本发明的整体结构示意图。
具体实施方式
实施例1：大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，包括扁平带状数据传输线1以及配接在带状数据传输线1两端的标准QSFP接口的四通道小型可插拔收发连接设备2，带状数据传输线1包括缆芯、缆芯两边的排流线1.2、缆芯和排流线1.2外部包覆的总屏蔽层1.3、填充于总屏蔽层1.3和缆芯、排流线1.2之间间隙内的非吸湿性材料1.4以及包覆于总屏蔽层1.3外的护套层1.5。缆芯由1~4组平行排列的线对1.1.1构成，每组线对1.1.1按径向由内至外包括两根多芯镀银铜线绞合成的内导体1.1.1a、包覆于内导体1.1.1a上的整体微孔聚四氟乙烯绝缘层1.1.1b、设置于绝缘层1.1.1b表面的镀铜屏蔽层1.1.1c、设置于镀铜屏蔽层1.1.1c的两侧或中间位置且平行于内导体1.1.1a放置的线对排流线1.1.1d以及设置于镀铜屏蔽层1.1.1c和线对排流线1.1.1d外的线对屏蔽层1.1.1e。总屏蔽层1.3为整体浸锡的镀锡铜线编织层。护套层1.5为聚全氟乙烯丙烯共聚物。镀铜屏蔽层1.1.1c为采用化学法镀铜形成的屏蔽层。
所述两根多芯镀银铜线绞合内导体1.1.1a为数据通信用一组差分线对，实现信号的差分传输。采用多芯镀银铜线绞合，是为了保证产品的弯曲性能。绞合内导体的标称外径包括但不限于：0.51 mm、0.40 mm、0.32 mm、0.25 mm。内导体尺寸直接关系到产品的传输性能及与连接设备匹配性能。
所述整体微孔聚四氟乙烯(PTFE)绝缘层1.1.1b，PTFE为整体推挤拉拔的方式，披覆在内导体外表面上。采用整体微孔聚四氟乙烯(PTFE)是为了降低绝缘的介电常数，降低传输线在高频信号时的衰减性能。绝缘层1.1.1b厚度在0.17 mm～0.36 mm范围，具体厚度需保证线对整体差分阻抗在100+Ω的条件下，进行调整。
所述镀铜屏蔽层1.1.1c，是在聚四氟乙烯绝缘层外表面通过化学镀铜的方法引入一层金属铜镀层，需检查线芯外表面镀铜层无泡孔、皱裂、脱落、缺陷和不平整的现象，镀层应大于等于0.01mm，镀层致密均匀平整。
所述线对排流线1.1.1d，是在镀铜屏蔽层1.1.1c外的两侧或中间位置，平行于导体放置两根或单根镀锡铜线作为排流线。线对排流线1.1.1d外径0.10 mm～0.20 mm。
所述线对屏蔽层1.1.1e ，是采用镀锡铜线编织，镀锡铜线外径为0.10 mm～0.20mm。编织密度不应小于85%。
所述缆芯1.1，是由1～4组线对构成，线对平行水平排列，保证缆芯整体平直。有利于改善传输线内的串音干扰。
所述排流线1.2，是整体电缆的排流线，放置与缆芯两侧，与导线平行。排流线外径0.10 mm～0.20 mm的镀锡铜线。
所述总屏蔽层1.3，为镀锡铜线编织后整体浸锡。镀锡铜线外径为0.10 mm～0.20mm。编织密度不应小于85%。编织浸锡可以保证整体缆芯的抗电磁干扰能力，且保证了电缆结构的稳定。
所述填充非吸湿性材料1.4，是可选项目，用于保证缆芯整体结构的平整。
所述护套层1.5，采用聚全氟乙烯丙烯共聚物(FEP)挤塑在缆芯浸锡编织层外，提高电缆的耐高温性能。外护套1.5厚度可0.33mm~0.68mm。
上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和范围进行限定，在不脱离本发明设计构思前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围，本发明请求保护的技术内容已经全部记载在权利要求书中。

Claims (7)

1.大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，包括扁平带状数据传输线以及配接在带状数据传输线两端的标准QSFP接口的四通道小型可插拔收发连接设备，其特征在于带状数据传输线包括缆芯、缆芯两边的排流线、缆芯和排流线外部包覆的总屏蔽层以及包覆于总屏蔽层外的护套层。
2.根据权利要求1所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于总屏蔽层和缆芯、排流线之间间隙内填充有的非吸湿性材料。
3.根据权利要求1所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于缆芯由1~4组平行排列的线对构成，每组线对按径向由内至外包括两根多芯镀银铜线绞合成的内导体、包覆于内导体上的绝缘层、设置于绝缘层表面的镀铜屏蔽层、设置于镀铜屏蔽层的两侧或中间位置且平行于内导体放置的线对排流线以及设置于镀铜屏蔽层和线对排流线外的线对屏蔽层。
4.根据权利要求3所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于绝缘层为整体微孔聚四氟乙烯。
5.根据权利要求1所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于总屏蔽层为整体浸锡的镀锡铜线编织层。
6.根据权利要求1所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于护套层为聚全氟乙烯丙烯共聚物。
7.根据权利要求3所述的大数据用有源并行双导体带状高速数据传输组件，其特征在于镀铜屏蔽层为采用化学法镀铜形成的屏蔽层。
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